Zaštita od prenapona sklopnog napajanja

Trenutno u većini elektronički uređaji izvori Istosmjerni napon koriste se ugrađeni ili vanjski impulsni blokovi prehrana(UPS). Osnovni princip rada (UPS) je da mreža izmjenični napon prvo ispraviti, zatim pretvoriti u izmjenični visokofrekventni napon pravokutnog oblika, koji se zatim transformatorom snižava ili podiže na potrebne vrijednosti, zatim ispravlja, filtrira i stabilizira pomoću povratna informacija (OS).

Široka upotreba (UPS) je zbog nekoliko razloga: mala težina, male dimenzije, visoka učinkovitost, niska cijena, širok raspon napona i frekvencije napajanja, visok stupanj stabilizacije izlaznog napona itd.

Nedostaci (UPS) uključuju činjenicu da su svi oni, bez iznimke, izvori intenzivnog elektromagnetske smetnje(EPM), to je zbog principa rada kruga pretvarača, jer signali u (UPS) su periodički niz impulsa. Spektri takvih signala zauzimaju frekvencijsko područje širine do nekoliko megaherca. Smetnje se mogu širiti u obliku struja koje teku u vodljivim elementima, petlji uzemljenja i samom uzemljenju ( dirigirane smetnje) i u obliku elektromagnetskih polja u nevodljivim medijima ( induktivne smetnje).

Također, sami UPS-ovi su prilično podložni utjecaju vanjskih (EPM). S tim u vezi, potrebno je kako potisnuti smetnje koje stvaraju i unose u elektroenergetsku mrežu, tako i zaštititi od vanjskih smetnji koje prodiru iz elektroenergetske mreže. U tu svrhu (UPS) u obavezna mora imati zaštita od prenapona suzbijanje (EPM), ili kako se još naziva EMI- filter(slika 1).

Slika 1 Ugrađeni filtar za suzbijanje prenapona za elektromagnetske smetnje.

Treba napomenuti da će takav filtar raditi i u smjeru naprijed i unatrag, tj. će prigušiti i dolazne i odlazne smetnje.

Vodljivi smetnje uz opskrbnu mrežu ima dvije komponente - protufazu i infazu.

Ovo je interferencijski napon između tračnica za napajanje, faza (L) I nula (N) opskrbna mreža. Protufazna struja smetnje inducirana na obje žice opskrbne mreže teče kroz njih u suprotnim smjerovima (slika 2).

Protufazni naponi smetnji izravno se superponiraju na opskrbni napon opskrbne mreže, utječu na linearnu izolaciju između žica i mogu se percipirati kao upravljački signali u uređajima i time uzrokovati lažno djelovanje.

Common-mode (asimetrična, jednostrana) komponenta smetnje - ovo je napon smetnji između sabirnica napajanja i tijela uređaja (uzemljenje), tj. između faza (L) I zemlja (GND) , nula (N) I zemlja (GND) . Struja zajedničkog načina smetnje teče kroz sabirnice napajanja u jednom smjeru (slika 3).

Common-mode smetnje uglavnom su uzrokovane potencijalnim razlikama u krugovima uzemljenja uređaja uzrokovane strujama u zemlji (u slučaju nužde, tijekom kratkih spojeva). vodovi visokog napona na zemlju, radne ili struje groma), kao i magnetska polja. Naponi interferencije zajedničkog načina rada utječu na izolaciju žica u odnosu na uzemljenje i mogu dovesti do električnih kvarova. Također se može dogoditi djelomična ili potpuna konverzija sinfazne smetnje u protufaznu interferenciju.

Osim zaštita od prenapona ulazni krugovi (UPS) moraju biti zaštićeni od kratki spoj (Osigurač), pulsni naponski udari u opskrbnoj mreži ( Varistor I Supresor), graničnik udarne struje kada je uključen (UPS) na glavno napajanje ( Termistor), kao i zaštitu od vanjskih utjecaja, poput grmljavine ili visokonaponskog električnog kvara (). Slika 4 prikazuje dijagram multilink mrežnog filtra koji osigurava visokokvalitetno potiskivanje uobičajenog i diferencijalnog šuma sa zaštitnim elementima ulazni sklopovi(UPS).

Sl.4 Shema multilink supresioni mrežni filtar (EPM), sa zaštitnim elementima ulaznog kruga (UPS).

Krug filtera implementiran je na temelju dva filteri niske frekvencije(LPF) kaskadnim spajanjem (L-oblika) ili (T-oblika) karika. Svrha elemenata kruga mrežnog filtera je sljedeća:

SY1, C.Y.2 - kondenzatoriYtip dizajniran da potisne komponentu zajedničkog načina smetnje. Odabir vrijednosti kapaciteta CY kondenzatora je, prije svega, određen vrijednošću struje uzemljenja sigurnom za ljude, čija vrijednost za opremu opće namjene nije veći od 2mA, a u medicinske svrhe ne veći od 0,1mA. Kapacitet CY kondenzatora varira od 470pF do 10000pF, za radni napon od 3kV. Bez obzira na kapacitet CY kondenzatora, nemoguće je potpuno ukloniti smetnje, možete ih samo smanjiti. Za jednofaznu opskrbnu mrežu nazivnog napona do 250 V koriste se kondenzatori razredaY2, koji može izdržati impulse do 5 kV. Povećanje kapaciteta CY kondenzatora poboljšava filtriranje zajedničkog načina rada, ali povećava struju curenja.

SX1, CX2, CX3-kKondenzatori tipa X dizajniran za suzbijanje protufazne komponente smetnje. Zadaća CX kondenzatora je ne dopustiti smetnje vanjskog napajanja u (UPS), a također i ne otpustiti smetnje koje stvara sam (UPS) u vanjsko napajanje.

Otpor kondenzatora CX opada s povećanjem frekvencije, stoga se buka i iznenadni udari napona usmjeravaju (kratko spajaju) na ulazu i izlazu mrežnog filtra. Kapacitet CX kondenzatora varira od 0,1 µF do 1 µF i ovisi o snazi ​​(UPS). Bez obzira na kapacitet CX kondenzatora, nemoguće je potpuno ukloniti smetnje, možete ih samo smanjiti. Za jednofaznu opskrbnu mrežu nazivnog napona do 250 V koriste se kondenzatori razreda X2, koji može izdržati impulse do 2,5 kV. Kondenzatori tipa CX podliježu visokim sigurnosnim zahtjevima. Moraju izdržati najveće moguće udare napona u opskrbnoj mreži, ne smiju se zapaliti i održavati izgaranje. Povećanje kapaciteta CX kondenzatora poboljšava filtriranje diferencijalnog šuma, ali dovodi do povećanja jalove struje.

LY1- prigušnica zajedničkog načina rada koriste se za suzbijanje smetnji zajedničkog načina rada. Izrađen je na toroidalnom feritna jezgra s prilično visokim magnetska permeabilnost (μ) i ima dva identična namota (slika 5).

Slika 5 Krug prigušnice zajedničkog načina rada.

U slučaju pojave zajedničkih interferencijskih struja, magnetski tokovi oba namota se zbrajaju, jer Namoti induktora spojeni su u seriju s sabirnicama napajanja fazom (L) i nulom (N) opskrbne mreže. Ulazna impedancija se povećava, što rezultira potiskivanjem struja smetnji uobičajenog načina i značajnim smanjenjem amplitude signala šuma. Induktivna reaktancija XL raste s povećanjem učestalosti zajedničkih smetnji: XL=2πfL, f-frekvencija smetnji, L-induktivitet namota induktora povezanih u seriju.

Kada diferencijalne interferencijske struje teku kroz namote, induciraju nisku frekvenciju magnetska polja, koji ovako uključeni imaju suprotne smjerove i međusobno se kompenziraju.

Dakle, namoti induktora za komponentu šuma zajedničkog načina rada imaju veliku induktivna reaktancija, budući da se za zajedničku struju uključuju prema. Istodobno, za antifaznu komponentu smetnje, induktivni otpor namota je minimalan, jer su za antifaznu struju spojeni u suprotnim smjerovima.

Induktivitet zajedničke prigušnice LY određen je mnogim parametrima i nalazi se u rasponu od 10 mH do 0,47 mH s potrošnjom struje od 1 A do 10 A. Početna magnetska permeabilnost jezgre je μ i = 6000-10000. Dimenzije feritne jezgre i promjer žice za namatanje ovise o snazi ​​(UPS), uzimajući u obzir udarne struje. Povećanje induktiviteta prigušnice zajedničkog moda poboljšava filtriranje, ali rezultira povećanjem aktivni otpor namoti

LX1- Z– oblikovani gas dizajniran za suzbijanje protufaznih (diferencijalnih) smetnji. Induktor ima dva identična namota namotana u istom smjeru, na toroidalnoj feritnoj jezgri s razmakom ili magnetodielektriku jezgra od željeznog praha(jezgra od željeznog praha) (sl. 6).

Sl.6 Shema Z -u obliku prigušnica.

Induktivitet LX prigušnice u obliku slova Z ovisi o mnogim parametrima i kreće se od 270 µH do 47 µH uz potrošnju struje od 1A do 10A. Atomizirana željezna jezgra može biti serije DT68-DT106. Dimenzije jezgre i promjer žice za namatanje ovise o snazi ​​(UPS), uzimajući u obzir udarne struje.

L1,L2 - RF prigušnice osigurati daljnje prigušivanje visokofrekventnih smetnji. Spojeni su u seriju sa sabirnicama napajanja fazom (L) i nulom (N) opskrbne mreže na izlazu mrežnog filtra. Sadrže malo zavoja i izrađeni su na feritnim prstenovima niske magnetske propusnosti μ. Njihova upotreba omogućuje vam da proširite frekvencijski raspon učinkovitog suzbijanja smetnji filtrom na 50-60 MHz. Induktivitet RF prigušnica je u rasponu od 5-10 µH i ovisi o frekvenciji slabljenja RF smetnji. Dimenzije jezgre i promjer žice za namatanje ovise o snazi ​​(UPS), uzimajući u obzir udarne struje.

R2,R3 - otpornici smanjiti faktor kvalitete L1, L2 kako bi se eliminirao fenomen rezonancije.

RK1 – termistor (NTC termistor) dizajniran za ograničavanje udarne struje pri uključivanju (UPS) napajanja. termistor - poluvodički uređaj, električni otpor koja varira ovisno o njegovoj temperaturi. Postoje dvije vrste termistora: pozitivni i negativni temperaturni koeficijent. Termistor s pozitivnim koeficijentom povećava otpor s porastom temperature, dok se termistor s negativnim koeficijentom smanjuje. Njihovi skraćeni nazivi su engleski: PTC (pozitivan temperaturni koeficijent) I NTC (negativni temperaturni koeficijent).

Termistor je serijski spojen na jednu od sabirnica napajanja, fazu (L) ili nulu (N) opskrbne mreže. NTC termistor, na temperaturi okoline, ima otpor od nekoliko ohma. U trenutku uključivanja (UPS-a) na mrežno napajanje ispravljački kondenzator je napunjen, te stoga predstavlja kratkospojeno opterećenje. U strujnom krugu dolazi do strujnog udara, ali ga termistor apsorbira, pretvarajući ga u toplinu. Zatim se termistor zagrijava, njegov otpor pada na gotovo desetinke oma i ne utječe na rad uređaja. Dolazi do takozvanog mekog starta.

Termistor je inercijalni element. Zapravo tijekom kratkotrajnog nestanka struje i ponovnog pokretanja, termistor ne radi kao zaštitni element, jer potpuno vraća svoja svojstva tek nakon 5-10 minuta. Temperatura termistora u radnom stanju, kada je njegov otpor blizu nule, može doseći i do 250 stupnjeva.

R1 – otpornik osigurava brzo pražnjenje CX kondenzatora kada su isključeni mrežni kabel iz električne mreže i neophodan je za sigurno rukovanje uređajem.

F.V.1-bitni dizajniran za ograničavanje prenapona u električnim instalacijama i električnim mrežama. Iskrište se sastoji od elektroda s iskrištem između njih i uređaja za gašenje luka. Jedna od elektroda spojena je na zaštićeni krug, druga je uzemljena. Kada se na takav uređaj primijeni visoki tlak impulsni napon pri brzini od oko 1 kV/µs dolazi do pražnjenja. Što je manja brzina porasta fronte, to bi trebao biti veći napon koji "pali" pražnjenje. Kroz takav uređaj može proći impulsna struja do 100kA. Unatoč izvrsnoj sposobnosti smanjenja napona, odvodnik ima vrijeme odziva od stotina nanosekundi do nekoliko mikrosekundi, što je desetke puta sporije u usporedbi s varistorima. Korištenje ovih uređaja relevantno je tamo gdje postoji opasnost od izravnog udara groma u vodove napajanja ili visokonaponske izvore energije, gdje postoji mogućnost visoki napon na sabirnice (L) ili (N) opskrbne mreže.

RU1 - varistorštiti krugove od udarnih napona ili povećava brzinu rada osigurača. Varistor je poluvodički otpornik čiji se otpor naglo mijenja kada se primijenjeni napon promijeni iznad nazivnog napona.

Varistor je uključen na ulazu mrežnog filtra paralelno s ulaznim mrežnim naponom od 220V i zapravo je stalno pod tim naponom, međutim struja u tom stanju kroz varistor je vrlo mala jer njegov otpor u ovom slučaju je stotine megohma. U slučaju visokonaponskog naponskog impulsa koji može oštetiti UPS, varistor gotovo trenutno mijenja svoj otpor na desetke ohma, odnosno šuntira (kratko spaja) strujni krug, struja u tom stanju može doseći nekoliko tisuća ampera, a apsorbirana energija se rasipa u obliku topline. Varistor nema inerciju, pa nakon apsorbiranja impulsa odmah vraća svoja svojstva.

Jedan varistor možda neće biti dovoljan u slučaju nesreće na liniji napajanja, kada se umjesto faze i nule, faza dovodi kroz obje žice. Za zaštitu od ove vrste nesreće, preporučljivo je uključiti nekoliko varistora u krug, kao što je prikazano na (Sl. 7).

Slika 7 Dijagram zaštitnog trokuta na varistorima.

Ovaj krug od tri varistora na ulazu linijskog filtra pouzdano blokira prodiranje impulsa ne samo kroz fazni krug (L), već i kroz nulti krug (N). Varistor RU1 spojen je između faze i neutralnog vodiča. Pruža osnovnu zaštitu. Druga dva RU2 i RU3 spojeni su između faze (L) i uzemljenja (Gnd), kao i između nule (N) i uzemljenja (Gnd). Princip rada RU2 sličan je gore opisanom za RU1. Varistor RU3 prati napon između nule (N) i mase (Gnd). Ako je sve normalno, ne bi trebalo biti napona ili bi trebao biti izuzetno nizak (nekoliko volti). Ako visoki napon na žici (N), obično fazi (L), varistor RU2 će sigurno zaobići zaštićenu jedinicu.

VD1-zaštitna dioda TVS(Transient Voltage Suppressor) ili supresor osigurava filtriranje zaostalih prenapona koji će proći kroz varistore, bez primjetnih prenapona na sabirnici za uzemljenje. Budući da je kapacitet varistora najmanje 1000 pF, oni ne dopuštaju filtriranje visokofrekventnih udara iznad 100 MHz. U takvim slučajevima najbolje rješenje je uporaba brzodjelujuće supresorske diode. Princip rada prigušivača temelji se na izraženoj nelinearnoj strujno-naponskoj karakteristici. Ako amplituda električnog impulsa premaši nazivni napon za određenu vrstu, prijeći će u režim lavinskog proboja, tj. Impuls napona bit će ograničen na normalnu vrijednost, a višak će ići na masu (GND). Posebnost supresora je vrlo kratko vrijeme reakcija na prenapon, brzina prebacivanja je u pikosekundnom području. Supresori su dostupni i asimetrični (jednosmjerni) i simetrični (dvosmjerni). Simetrični mogu raditi u krugovima s bipolarnim naponom, a asimetrični samo s naponom jednog polariteta. Oznaka prigušivača 1.5KE400CA kodira njegove glavne karakteristike. 1.5 - Snaga 1500W; 400-probojni napon 440V; C-dvosmjerno (bez slova jednosmjerno); A - dopušteno odstupanje napona 5%. Simetrična zaštitna dioda 1.5KE440CA može se zamijeniti s dvije iste unipolarne (bez CA indeksa), spojene leđa uz leđa. Za pouzdana zaštita linijskog filtra i ulaznih krugova (UPS), supresori se uključuju prema zaštitnom trokutnom krugu, baš kao i varistor (slika 7).

Za zaštitu od vanjskih induktivne smetnje Oklop se koristi i za cijeli UPS i zasebno za filtar napajanja. Zaštita se provodi upotrebom metalnog kućišta, uz obavezno spajanje na zemljani autobus. Ovo sprječava širenje zračenih elektromagnetskih smetnji izvan kućišta (UPS), a također suzbija vanjske elektromagnetske smetnje, koji utječe (UPS).

Korištenje visoko učinkovitih induktivno-kapacitivnih filtara za suzbijanje buke omogućuje zaštitu opreme od štetan utjecaj dolazne smetnje, kao i smanjiti odlazne smetnje koje nastaju unutar same opreme. Korištenje filtara za suzbijanje (SFI) jedan je od glavnih zahtjeva za elektromagnetska kompatibilnost moderna oprema.

Tvrtka Laserski blok je proizvođač visokonaponski izvori napajanja za laserske strojeve s emiterima CO2. U onima koje proizvodimo napajanja za laserske strojeve , ili kako ih još zovu, jedinice za lasersko paljenje, koristimo samo visoku kvalitetu elektroničke komponente, koje nabavljamo iz cijelog svijeta, a koristimo i domaće analoge koji su poznati po svojoj margini sigurnosti. Naši inženjeri neprestano provode istraživanja u laboratoriju, prilagođavajući strujne krugove.

Specijalnost 221600

Petrogradu

1. SVRHA RADA

Svrha ovog rada je proučavanje principa rada i određivanje učinkovitosti impulsnog prigušivača smetnji širokog spektra.

2. KRATKE INFORMACIJE IZ TEORIJE

Glavne metode zaštite radioprijemnih uređaja od impulsnih smetnji širokog spektra su:

a) neprimanje - korištenje visoko usmjerenih antena, pomicanje antene izvan područja impulsnih smetnji i suzbijanje smetnji na mjestu njihove pojave;

b) krug - razne načine obrade smjese, koristan signal je pulsni šum kako bi se oslabio interferirajući učinak.

Jedna od učinkovitih metoda sklopa za borbu protiv impulsne buke je uporaba širokopojasnog - limitatora amplitude - uskopojasnog kruga (SHOW sklop). Ovaj sklop se često koristi u radio komunikacijama.

U ovom radu proučavamo SHOW shemu za dva slučaja:

a) korisni signal su video impulsi;

b) korisni signal je kontinuirani radijski signal s amplitudnom modulacijom.

Strukturni dijagrami za ove slučajeve prikazani su na sl. 1a odnosno 1b. U prvom slučaju, SHOW krug se nalazi nakon detektora amplitude krvnog tlaka, u drugom - na putu radio frekvencije prije krvnog tlaka.

SHOW dijagram prikazan na sl. 1a uključuje serijski spojeno širokopojasno video pojačalo, limitator amplitude i uskopojasno video pojačalo. Na ulazu sklopa: iz detektora se prima mješavina signala i smetnje (sl. 2a), a trajanje signala je puno duže od trajanja smetnje (tc>>tp), a amplituda smetnja je znatno veća od amplitude signala (Up>>Uc). Širokopojasno pojačalo dizajniran za poboljšanje ulazne smjese do razine koja pruža normalan rad limitator. Širina pojasa puta pojačanja do limitera odabrana je tako da se izbjegne značajno povećanje trajanja interferencijskog impulsa (slika 2b). Prag ograničenja je nešto viši od razine korisnog signala, pa se nakon ograničenja razina signala i smetnje gotovo izjednačava (slika 2c). Uskopojasno video pojačalo (ili filtar) djeluje kao integrator, čija je vremenska konstanta u skladu s trajanjem signala i puno je duža od trajanja smetnje. Zbog činjenice da je tc>>tp, signal na izlazu filtra ima vremena narasti do svoje vrijednosti amplitude, ali interferencija ne (slika 2d). Stoga se omjer signala i šuma na izlazu SHOW sklopa naglo povećava.

Procijenimo dobitak u omjeru signal/šum pri korištenju sheme SHOW. Na ulazu sklopa dolazi signal amplitude Uc i trajanja tc te interferencija s pravokutnom ovojnicom (Up, tp). Ulogu integrirajućeg obavlja RC krug prvog reda s korak odgovor vrsta

h(t)=1- eksp(- tn/ tR.C.) (1)

gdje je tRC = RC vremenska konstanta filtra.

Iz teorije je poznato da je trajanje porasta signala do razine od 0,9 Uc za takav krug određeno relacijom

t n=2.3 t R.C. (2)

Razina smetnje na izlazu limitatora amplitude Up = Ulim, gdje je Ulim granični prag, a razina korisnog signala i smetnje na izlazu sklopa, respektivno

Ucvan=0,9 UK (3)

Udurenje= UogrezloK (4)

gdje je K pojačanje sklopa. Omjer napona signal/šum na izlazu sklopa SHOW

hvan=(Uc/ Un)out=0.9*US/(Uogrezlo) (5)

Korist od korištenja sheme određena je odnosom

(6)

ili, uzimajući u obzir (5),

q1 =0.9* Un/(Uogrezlo(1/)) (7)

Jer tn<< tR.C. ItS=2,3 tR.C., Da

q1 =(0.9* Un/ Uogrezlo)*(tS/2,3 tn) » 0.4( Un/ Uogrezlo)*(tS/ tn) (8)

Kada je sklop SHOW isključen (limitator je onemogućen), razina buke na izlazu

Udurenje= UnK (9)

U ovom slučaju, odnos signal/šum na izlazu

hvan=(Uc/ Un)out=0.9*US/(Un) (10)

a dobitak dobiven zbog "uskopojasnog" izlaznog filtra, usklađen preko pojasa s korisnim signalom, jednak je

q2=[ hvan/ hulazni]SHOWoff=0,9/ (11)

Relativni dobitak dobiven korištenjem SHOW sheme definiran je kao omjer

n= q1/ q2 (12)

Nakon zamjene (7) i (11) u (12) i uzimajući u obzir relacije

n<< tR.C. ItS=2,3 tR.C., , imamo

n= q1/ q2 = Un/ Uogrezlo (13)

U SHOW krugu (slika 16), širokopojasno pojačalo su rezonantni stupnjevi međufrekventnog pojačala (IFA) sa širinom pojasa mnogo većom od spektralne širine korisnog signala. Pojačalo se nalazi do limitera. IF kaskada nakon limitera koristi se kao integrator, a širina pojasa ove kaskade se usklađuje sa spektralnom širinom korisnog signala. Kako bi se izbjeglo pogoršanje otpornosti prijemnika na buku zbog širenja pojasne širine kaskada pojačala do limitera, SHOW krug se nalazi što je moguće bliže ulazu prijemnika.

3. OPIS LABORATORIJSKE INSTALACIJE

Blok dijagram laboratorijske postavke za proučavanje prigušivača smetnji prikazan je na sl. 3. Laboratorijska instalacija uključuje:

1. Standardni generator signala (SSG);

2. Osciloskop;

3. Laboratorijska maketa prigušivača smetnji.

Blok dijagram instalacije prikazan je na sl. 4. Sklop sadrži simulator mješavine signala i smetnji i SHOW sklop. Amplitudno modulirana oscilacija (AMO) iz GSS-a dovodi se na ulaz simulatora mješavine signala i pulsnog šuma. AMK ima sljedeće parametre:

a) amplituda Um = 100 mV;

b) nosiva frekvencija fo == 100 KHz;

c) frekvencija modulacije fm = 1 KHz. Simulator proizvodi sljedeće signale:

Sam - koristan AMK;

Si - impulsni korisni signal;

Sp - pravokutni impulsni šum;

Spp - interferencija radiopulsa s pravokutnim oblikom ovojnice.

SYNC - sinkronizacija impulsa osciloskopa. Na prednjoj ploči laboratorijskog modela moguće je uključiti simulirane signale i smetnje pomoću preklopnih prekidača "Signal on" i "Noise on". Korisni impulsni signal miješa se s impulsnim šumom u zbrajaču å1, a kontinuirani korisni signal s AM i radioimpulsni šum se miješaju u zbrajaču å2. Mješavina korisnog signala i smetnji dovodi se u dva SHOW kruga dizajnirana za rad i na video frekvenciji i na radio frekvenciji. Prebacivanje shema vrši se prekidačem "Sam-Si" koji se nalazi na prednjoj ploči izgleda. Prvi krug sadrži širokopojasno video pojačalo (WVA), limiter koji koristi diode VD1, VD2 i uskopojasni filtar (UF1), implementiran pomoću RC kruga. Drugi krug sadrži širokopojasno pojačalo, limiter, uskopojasni filter (UV2) i AMC detektor. UV2 je oscilatorni krug L1 Sk1 Sk2, čija je propusnost usklađena s

širina AMK spektra. Ograničivač se uključuje prekidačem "ON PP". Prebacivanje kontrolnih točaka u tri položaja (1, 2, 3) omogućuje osciloskopom promatranje signala na ulazu SHOW sklopa, na ulazu limitera i na izlazu sklopa.

4. POSTUPAK IZVOĐENJA POSLA

3.1. Upoznajte se s principom rada prigušivača smetnji i sastavom opreme koja se koristi.

3.2. Proučavanje prigušivača smetnji u prisutnosti impulsnog korisnog signala.

3.2.1. Priprema za rad:

Postavite signal sa sljedećim parametrima na GSS izlazu:

a) amplituda - 100 mV;

b) frekvencija - 100 KHz;

c) dubina modulacije - 30%.

Uključite izgled, postavite prekidač "Sam-Si" u položaj Si, prekidače "Buka uključen", "Signal uključen" u položaj uključen, prekidač kontrolne točke u položaj 1.

3.2.2. Mjere:

Osciloskopom izmjerite parametre signala i šuma na ulazu sklopa (amplituda signala Uc i šum Up; trajanje signala ts i šum tp);

Izračunajte omjer signal/šum iz napona na ulazu kruga;

Promatrajte signal na kontrolnim točkama kruga s uključenim i isključenim prigušivačem buke, isključivanjem graničnika s prekidačem "On PP";

Izmjerite omjer signala i šuma na izlazu kruga s uključenim i isključenim prigušivačem šuma;

Na temelju rezultata mjerenja odrediti relativno pojačanje i usporediti ga s izračunatim;

Nacrtajte oscilograme na kontrolnim točkama kruga s uključenim i isključenim prigušivačem.

3.3 Istraživanje prigušivača smetnji pri primanju kontinuiranog signala od AM.

3.3.1. Priprema za rad:

Postavite prekidače u sljedeće položaje:

a) "Sam-Si" - Sam

b) "Signal uključen" - uključen;

c) "Smetnje uključene" - isključene;

d) kontrolne točke - 3;

promjenom frekvencije generatora unutar 100 kHz postići maksimalni signal na izlazu detektora. Promatranje se provodi na ekranu osciloskopa.

3.3.2 Mjerenja:

Promatrajte signal na kontrolnim točkama kruga s uključenim i isključenim prigušivačem buke, isključivanjem limitera s prekidačem "On PP",

Izmjerite omjer signala i šuma na ulazu kruga (ispitna točka 1);

Izmjerite omjer signal/šum na izlazu kruga (ispitna točka 3) s uključenim i isključenim supresorom;

Bilješka, zasebno se mjere razine korisnog signala i šuma na ulazu i izlazu sklopa (signal i šum uključuju se preklopnim prekidačima "signal on" i "noise on");

Na temelju rezultata mjerenja odredite dobitak u omjeru signal/smetnja pri korištenju sklopa SHOW i relativno pojačanje.

blok dijagram proučavanog prigušivača buke;

oscilogrami signala na kontrolnim točkama kruga;

izračun očekivanog dobitka u omjeru signal/smetnje pri prijemu video signala;

eksperimentalni podaci o učinkovitosti prigušivača smetnji za video i radio signale.

KNJIŽEVNOST

Zaštita od radio smetnji. , itd.; Ed. M.: Sov. radio, 1976

U prekidačkim napajanjima dolazi do smetnji prilikom prebacivanja ključnih elemenata. Ovu buku uzrokuje kabel za napajanje spojen na mrežno napajanje izmjeničnom strujom. Stoga se moraju poduzeti mjere za njihovo suzbijanje.

Tipično rješenje mrežnog filtra elektromagnetskih smetnji za prekidačko napajanje

Za suzbijanje smetnji koje prodiru kroz kabel za napajanje u primarni krug iz prekidačkog napajanja, koristi se krug prikazan na slici 9.

Slika 9 - Suzbijanje smetnji koje prodiru kroz kabel

Diferencijalne i zajedničke smetnje

Postoje dvije vrste smetnji: diferencijalne i zajedničke smetnje. Diferencijalna šumna struja inducirana na obje žice dalekovoda teče kroz njih u suprotnim smjerovima, kao što je prikazano na slici 10. Zajednička šumna struja teče kroz sve vodove u istom smjeru, vidi sliku 11.

Slika 10 - Diferencijalne smetnje

Slika 11 - Smetnje zajedničkog načina rada

Funkcionalna namjena mrežnih filtarskih elemenata

Na slikama u nastavku prikazani su primjeri korištenja različitih filtarskih elemenata i grafički prikazi koji prikazuju učinak njihove uporabe. Na danim grafikonima prikazana je promjena intenziteta diferencijalnog i zajedničkog šuma sklopnog napajanja u odnosu na razinu industrijske buke. Slika 12 prikazuje grafikone signala u odsutnosti filtra na ulazu sklopnog napajanja. Kao što se može vidjeti iz grafikona, razina diferencijalne i zajedničke smetnje je prilično visoka. Slika 13 ilustrira primjer korištenja X filterskog kondenzatora. Grafikon pokazuje zamjetno smanjenje razine diferencijalnih smetnji.

Slika 14 prikazuje rezultate korištenja X-kondenzatora i Y-kondenzatora zajedno. Grafikon jasno pokazuje učinkovito potiskivanje smetnji zajedničkog i diferencijalnog načina rada. Korištenje X-kondenzatora i Y-kondenzatora u kombinaciji s zajedničkom modnom prigušnicom (common mode choke) prikazano je na slici 15. Grafikon prikazuje daljnje smanjenje razine i diferencijalnog i zajedničkog moda šuma. To je zato što prava prigušnica uobičajenog načina rada ima nešto diferencijalnog induktiviteta.

Slika 12 - Bez filtera

Slika 13 - Korištenje X-kondenzatora

Slika 14 - Korištenje X-kondenzatora i Y-kondenzatora

Slika 15 - Korištenje X-kondenzatora, Y-kondenzatora i prigušnice zajedničkog načina rada

Primjer suzbijanja smetnji u mobilnom telefonu

Izvori zračenja smetnji

Smetnje koje stvara blok za obradu signala prelazi u RF blok, što dovodi do značajnog pogoršanja osjetljivosti. Jedinica za obradu signala mobilnog telefona, koja je obično izgrađena na IC-u za obradu signala osnovnog pojasa, kontrolira različite signale kao što su glasovni signal i signal za LCD zaslon. IC za obradu signala izvor je značajnog šuma jer radi na visokoj frekvenciji i na njega je povezano mnogo podatkovnih linija. Kada šum prolazi kroz podatkovne linije ili sabirnice za napajanje/GND od jedinice za obradu signala do RF jedinice, njena osjetljivost se pogoršava, što rezultira povećanjem stope pogreške u bitovima (BER).

Komponente za suzbijanje smetnji u mobilnim telefonima

Da bi se poboljšao BER (Bit Error Rate), odnosno smanjio postotak primljenih bitova pogreške, potrebno je suzbiti smetnje koje prodiru iz bloka za obradu signala u RF blok. Da biste to učinili, instalirajte EMI filtre na sve sabirnice koje povezuju ove jedinice. Osim toga, također je važno zaštititi jedinicu za obradu signala, budući da je razina smetnji koju emitira značajno porasla u novijim mobilnim telefonima.

Ugradnja filtara na kontrolnu sabirnicu zaslona

Kontrolna sabirnica LCD-a sadrži višestruke signalne linije koje se preklapaju istovremeno, uzrokujući značajno povećanje pulsne struje koja teče u masi (GND) i strujnim krugovima. Stoga je potrebno ograničiti struju koja teče kroz signalne vodove. Obično se u tu svrhu koriste nizovi zrna feritnih čipova serije BLA31 i EMIFIL® filtri čipova serije NFA31G s otpornikom. Ako iz razloga dizajna upotreba ovih komponenti nije moguća, tada se trebaju koristiti EMC apsorberi serije EA za suzbijanje smetnji koje prolaze kroz savitljivi kabel LCD zaslona.

Poboljšana zaštita

Obično se vodljivi premaz nanosi na unutarnju površinu plastičnog kućišta mobilnog telefona. Kako se povećava funkcionalnost mobilnog telefona, tako raste i razina smetnji iz jedinice za obradu signala. Stoga je potrebno zaštititi jedinicu za obradu signala s istom pažnjom kao i RF jedinicu. Prilikom izrade kućišta za mobilni telefon, kako biste smanjili impedanciju na visokim frekvencijama, trebali biste pokušati osigurati što veću kontaktnu površinu između dijelova kućišta. Kako bi se poboljšala zaštita, metalni elementi zaštite ili EMC apsorberi trebaju se koristiti u jedinici za obradu signala, gdje je to moguće.

Preklopni izvori napajanja, tiristorski regulatori, sklopke, snažni radio odašiljači, elektromotori, trafostanice, bilo kakva električna pražnjenja u blizini dalekovoda (munje, aparati za zavarivanje itd.) stvaraju uskopojasne i širokopojasne smetnje različite prirode i spektralnog sastava. To komplicira rad opreme osjetljive na nisku struju, unosi izobličenja u rezultate mjerenja, uzrokuje kvarove, pa čak i kvarove komponenti instrumenta i čitavih kompleksa opreme.

U simetričnim električnim krugovima (neuzemljenim krugovima i krugovima s uzemljenom središnjom točkom) protufazne smetnje se očituju u obliku simetričnih napona (na opterećenju) i nazivaju se simetrične, a u stranoj literaturi nazivaju se "diferencijalne smetnje". Smetnje zajedničkog načina rada u simetričnom krugu nazivaju se asimetrične ili smetnje zajedničkog načina rada.

Simetrične linijske smetnje obično prevladavaju na frekvencijama do nekoliko stotina kHz. Na frekvencijama iznad 1 MHz prevladavaju asimetrične smetnje.

Prilično jednostavan slučaj su uskopojasne smetnje, čije se uklanjanje svodi na filtriranje osnovne (noseće) frekvencije smetnje i njezinih harmonika. Mnogo složeniji slučaj je visokofrekventni impulsni šum, čiji spektar zauzima područje do nekoliko desetaka MHz. Suočavanje s takvim smetnjama prilično je težak zadatak.

Samo sustavni pristup pomoći će eliminirati snažne složene smetnje, uključujući popis mjera za suzbijanje neželjenih komponenti napona napajanja i signalnih krugova: oklop, uzemljenje, pravilna instalacija energetskih i signalnih vodova i, naravno, filtriranje. Veliki broj filtarskih uređaja različitih dizajna, čimbenika kvalitete, primjene itd. proizvode se i koriste u cijelom svijetu.

Ovisno o vrsti smetnji i području primjene razlikuju se i izvedbe filtara. Ali, u pravilu, uređaj je kombinacija LC krugova koji tvore kaskade filtera i filtera tipa P.

Važna karakteristika prenaponske zaštite je maksimalna struja curenja. U energetskim aplikacijama, ova struja može doseći razine opasne za ljude. Na temelju vrijednosti struje curenja, filtri se klasificiraju prema razinama sigurnosti: primjene koje dopuštaju ljudski kontakt s kućištem uređaja i primjene gdje je kontakt s kućištem nepoželjan. Važno je zapamtiti da kućište filtra zahtijeva obavezno uzemljenje.

TE-Connectivity temelji se na Corcomovom više od 50 godina iskustva u dizajnu i razvoju elektromagnetskih i RF filtera kako bi ponudio najširi raspon uređaja za korištenje u raznim industrijama i primjenama. Na ruskom tržištu predstavljen je niz popularnih serija ovog proizvođača.

Filtri opće namjene serije B

Filtri serije B (slika 1) su pouzdani i kompaktni filteri po pristupačnoj cijeni. Širok raspon radnih struja, dobar faktor kvalitete i širok izbor vrsta priključaka omogućuju široku primjenu ovih uređaja.

Riža. 1.

Serija B uključuje dvije modifikacije - VB i EB, čije su tehničke karakteristike dane u tablici 1.

Tablica 1. Glavne tehničke karakteristike mrežnih filtara serije B

Električni krug filtra prikazan je na slici 2.

Riža. 2.

Slabljenje signala smetnje u dB prikazano je na slici 3.

Riža. 3.

T serija filtera

Filtri u ovoj seriji (slika 4) su visokoučinkoviti radiofrekvencijski filtri za strujne krugove prekidačkih izvora napajanja. Prednosti serije su izvrsno potiskivanje protufaznih i zajedničkih smetnji, kompaktne dimenzije. Niske struje curenja omogućuju upotrebu serije T u uređajima male potrošnje.

Riža. 4.

Serija uključuje dvije modifikacije - ET i VT, čije su tehničke karakteristike dane u tablici 2.

Tablica 2. Glavne tehničke karakteristike mrežnih filtara serije T

Električni krug filtra serije T prikazan je na slici 5.

Riža. 5.

Slabljenje interferencijskog signala u dB kada je vod učitan na odgovarajući otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 6.

Riža. 6.

K serija filtera

Filtri serije K (slika 7) su radiofrekventni energetski filtri opće namjene. Namijenjeni su za uporabu u strujnim krugovima s opterećenjima visokog otpora. Izvrsno za slučajeve kada je linija izložena pulsirajućoj, kontinuiranoj i/ili pulsirajućoj radiofrekvencijskoj interferenciji. Modeli s EK indeksom zadovoljavaju zahtjeve standarda za korištenje u prijenosnim uređajima i medicinskoj opremi.

Riža. 7.

Filtri s indeksom C opremljeni su prigušnicom između kućišta i žice za uzemljenje. Glavni električni parametri mrežnih filtara serije K dati su u tablici 3.

Tablica 3. Osnovni električni parametri mrežnih filtara serije K

Električni krug filtra serije K prikazan je na slici 8.

Riža. 8.

Prigušenje interferencijskog signala u dB kada je vod učitan na odgovarajući otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 9.

Riža. 9.

EMC serija filtera

Filtri u ovoj seriji (slika 10) su kompaktni i učinkoviti dvostupanjski filtri RF snage. Imaju niz prednosti: visok koeficijent slabljenja zajedničkih smetnji u niskofrekventnom području, visok koeficijent slabljenja protufaznih smetnji i kompaktne dimenzije. Serija EMC usmjerena je na upotrebu u uređajima s prekidačkim napajanjem.

Riža. 10.

Glavne tehničke karakteristike date su u tablici 4.

Tablica 4. Osnovni električni parametri mrežnih filtara serije EMC

Električni krug filtra serije EMC prikazan je na slici 11.

Riža. 11.

Prigušenje interferencijskog signala u dB kada je vod učitan na odgovarajući otpornik od 50 Ohma prikazano je na slici 12.

Riža. 12.

Filteri EDP serije

2. Corcom Vodič za proizvode, RFI filtri opće namjene za opterećenja visoke impedancije pri niskoj struji serije B, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 15

3. Corcom Vodič za proizvode, RFI filtri opće namjene koji se mogu montirati na PC ploču EBP, EDP & EOP serija, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 21

4. Corcom Vodič za proizvode, Kompaktni i isplativi dvofazni RFI filtri za strujne linije EMC serije, TE Connectivity, 1654001, 06/2011, str. 24

5. Corcom Vodič za proizvode, Jednofazni filtar strujne mreže za frekvencijske pretvarače serije FC, 1654001, 06/2011, str. 30

6. Corcom Vodič za proizvode, RFI filtri za opću namjenu - idealni za opterećenja visoke impedancije K serije, 1654001, 06/2011, str. 49

7. Corcom Vodič za proizvode, visokoučinkoviti RFI filtri za strujne vodove za prekidačke izvore napajanja serije T, 1654001, 06/2011, str. 80

8. Corcom Vodič za proizvode, Kompaktni 3-fazni WYE RFI filteri niske struje AYO serija, 1654001, 06/2011, str. 111.

Dobivanje tehničkih informacija, narudžba uzoraka, dostava - e-mail:

Mrežni i signalni EMI/RFI filteri tvrtke TE Connectivity. Od ploče do industrijske instalacije

Tvrtka TE Povezivost zauzima vodeće mjesto u svijetu u razvoju i proizvodnji prenaponskih zaštita za učinkovito suzbijanje elektromagnetskih i radiofrekventnih smetnji u elektronici i industriji. Asortiman modela uključuje više od 70 serija uređaja za filtriranje strujnih krugova iz vanjskih i unutarnjih izvora, te signalnih krugova u širokom rasponu primjena.

Filtri imaju sljedeće mogućnosti dizajna: minijaturni za ugradnju na tiskanu ploču; ormari raznih dimenzija i vrsta priključka opskrbnih vodova i vodova opterećenja; u obliku gotovih konektora za napajanje i komunikacijskih konektora za mrežnu i telefonsku opremu; industrijski, izrađeni u obliku gotovih industrijskih ormara.

Prenaponski filtri se proizvode za AC i DC aplikacije, jednofazne i trofazne mreže, pokrivajući raspon radnih struja 1...1200 A i napona 120/250/480 VAC, 48...130 VDC. Svi uređaji karakteriziraju niski pad napona - ne više od 1% radnog napona. Struja curenja, ovisno o snazi ​​i izvedbi filtra, iznosi 0,2...8,0 mA. Prosječni frekvencijski raspon za seriju je 10 kHz...30 MHz. Niz AQ dizajniran za širi frekvencijski raspon: 10 kHz...1 GHz. Proširujući primjenu svojih proizvoda, TE Connectivity proizvodi filtre za strujne krugove niske i visoke impedancije. Na primjer, filtri visoke impedancije serije EP, H, Q, R I V za opterećenja niske impedancije i serije niske impedancije B, EC, ED, EF, G, K, N, Q, S, SK, T, W, X, Y I Z za opterećenja visoke impedancije.

Komunikacijski priključci s ugrađenim filtrima signala dostupni su u oklopljenim, uparenim i niskoprofilnim izvedbama.

Svaki filtar koji proizvodi TE Connectivity prolazi dvostruko testiranje: u fazi sastavljanja i već u obliku gotovog proizvoda. Svi proizvodi u skladu su s međunarodnim standardima kvalitete i sigurnosti.

Kako biste spriječili smetnje od električnih i radijskih uređaja, potrebno ih je opremiti filtrom za suzbijanje smetnji iz opskrbne mreže, koji se nalazi unutar opreme, što vam omogućuje borbu protiv smetnji na njihovom izvoru.

Ako ne možete pronaći gotov filter, možete ga sami napraviti. Krug filtra za suzbijanje buke prikazan je na donjoj slici:

Dvostupanjski filter. Prvi stupanj izrađen je na temelju uzdužnog transformatora (prigušnica s dva namota) T1, drugi su visokofrekventne prigušnice L1 i L2. Namoti transformatora T1 spojeni su u seriju s linearnim žicama opskrbne mreže. Iz tog razloga, polja niske frekvencije od 50 Hz u svakom namotu su u suprotnim smjerovima i međusobno se poništavaju. Kada smetnje utječu na strujne žice, namoti transformatora su spojeni u seriju, a njihov induktivni otpor XL raste s povećanjem frekvencije smetnji: XL = ωL = 2πfL, f je frekvencija smetnji, L je induktivitet namota transformatora spojenih u seriju.

Otpor kondenzatora C1, C2, naprotiv, opada s povećanjem frekvencije (Hs =1/ωS =1/2πfC), stoga se smetnje i iznenadni skokovi "spajaju" na ulazu i izlazu filtra. Istu funkciju obavljaju i kondenzatori SZ i C4.

Prigušnice LI, L2 pružaju još jednu seriju dodatnog otpora za visokofrekventne smetnje, osiguravajući njihovo daljnje prigušenje. Otpornici R2, R3 smanjuju faktor kvalitete L1, L2 kako bi se eliminirao fenomen rezonancije.

Otpornik R1 osigurava brzo pražnjenje kondenzatora C1-C4 kada je kabel za napajanje isključen iz napajanja i neophodan je za sigurno rukovanje uređajem.

Dijelovi mrežnog filtra nalaze se na tiskanoj ploči prikazanoj na donjoj slici:

Tiskana ploča namijenjena je za ugradnju industrijskog uzdužnog transformatora iz jedinica osobnog računala. Transformator možete napraviti sami tako da ga napravite na feritnom prstenu propusnosti 1000NN...3000NN promjera 20...30 mm. Rubovi prstena obrađuju se fino zrnatim brusnim papirom, nakon čega se prsten omota fluoroplastičnom trakom. Oba namota namotana su u istom smjeru žicom PEV-2 promjera 0,7 mm i imaju po 10...20 zavoja. Namoti su postavljeni strogo simetrično na svakoj polovici prstena, razmak između stezaljki mora biti najmanje 3 ... 4 mm. Industrijski se proizvode i prigušnice L2 i L3, namotane na feritne jezgre promjera 3 mm i duljine 15 mm. Svaka prigušnica sadrži tri sloja žice PEV-2 promjera 0,6 mm, duljine namotaja 10 mm. Kako bi se spriječilo klizanje zavojnica, prigušnica je impregnirana epoksidnim ljepilom. Parametri proizvoda za namatanje odabrani su na temelju uvjeta maksimalne snage filtra do 500 W. Kod veće snage potrebno je povećati veličinu jezgri filtera i promjer žica. Također ćete morati promijeniti dimenzije tiskane pločice, ali uvijek treba težiti kompaktnom postavljanju filtarskih elemenata.